Niederspannungs-Energieverteilung und ......Modbus RTU Kommunikationsmodul Gerätehandbuch, 02/2011,...

Kommunikations- und Erweiterungsmodule

Modbus RTU Kommunikationsmodul

Gerätehandbuch • 02/2011

Niederspannungs-Energieverteilung und ElektroinstallationstechnikAnswers for infrastructure.

___________________Modbus RTU Kommunikationsmodul

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Einleitung 1

Modbus-Modul 2

Modbus Master 3

Niederspannungs-Energieverteilung und Elektroinstallationstechnik

Modbus-Protokoll 4Kommunikations- und Erweiterungsmodule Modbus RTU Kommunikationsmodul Gerätehandbuch

02/2011 3ZW1012-0KT10-0AB0

Rechtliche Hinweise

Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept

Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt.

GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

VORSICHT mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

VORSICHT ohne Warndreieck bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.

ACHTUNG bedeutet, dass ein unerwünschtes Ergebnis oder Zustand eintreten kann, wenn der entsprechende Hinweis nicht beachtet wird.

Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein.

Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden.

Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes:

WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden.

Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten.

Siemens AG 3ZW1012-0KT10-0AB0 Copyright © Siemens AG 2011.

Industry Sector Ⓟ 01/2012 Änderungen vorbehalten Alle Rechte vorbehalten Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG DEUTSCHLAND

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung................................................................................................................................................... 5

1.1 Bestimmung des vorliegenden Dokuments ...................................................................................5

1.2 Weitere Dokumentationen .............................................................................................................5

1.3 Download-Adresse für Software und Dokumentation....................................................................5

2 Modbus-Modul ........................................................................................................................................... 7

2.1 Sicherheitshinweise .......................................................................................................................7

2.2 Geräteansicht.................................................................................................................................8

2.3 Beschreibung .................................................................................................................................8 2.3.1 Funktion .........................................................................................................................................8 2.3.2 Vernetzung des Modbus RTU Kommunikationsmoduls ................................................................9 2.3.3 Kommunikationsstatus...................................................................................................................9 2.3.4 Übertragbare Größen.....................................................................................................................9 2.3.5 Werkseinstellungen......................................................................................................................10

2.4 Montage .......................................................................................................................................10

2.5 Anschließen .................................................................................................................................11

2.6 Maßbilder .....................................................................................................................................13

3 Modbus Master ........................................................................................................................................ 15

3.1 Übersicht ......................................................................................................................................15 3.1.1 Funktion .......................................................................................................................................15 3.1.2 Hardware-Voraussetzungen ........................................................................................................15 3.1.3 Software-Voraussetzungen..........................................................................................................15

3.2 Inbetriebnahme ............................................................................................................................16

4 Modbus-Protokoll..................................................................................................................................... 19

4.1 Allgemeines..................................................................................................................................19 4.1.1 Systemarchitektur ........................................................................................................................19 4.1.2 Defaulteinstellungen ....................................................................................................................19

4.2 Funktionscodes............................................................................................................................19

4.3 Register........................................................................................................................................23 4.3.1 Aufbau der Register .....................................................................................................................23 4.3.2 Registerübersicht .........................................................................................................................24 4.3.3 Allgemeine Register.....................................................................................................................26 4.3.4 Konfigurationsregister ..................................................................................................................27 4.3.5 Messwertregister..........................................................................................................................28 4.3.5.1 Messwertregister..........................................................................................................................28 4.3.5.2 Dekodierung von float-Messwerten (nach IEEE 754:2008).........................................................30 4.3.5.3 Dekodierung von Integer-Messwerten.........................................................................................31

Index........................................................................................................................................................ 33

Modbus RTU Kommunikationsmodul Gerätehandbuch, 02/2011, 3ZW1012-0KT10-0AB0 3

Inhaltsverzeichnis

Modbus RTU Kommunikationsmodul 4 Gerätehandbuch, 02/2011, 3ZW1012-0KT10-0AB0

Einleitung 11.1 Bestimmung des vorliegenden Dokuments

Zweck Das vorliegende Handbuch beschreibt das Modbus RTU Kommunikationsmodul, die RS-485 Modbus-Master Software und das Modbus-Protokoll.

Zielgruppe Das vorliegende Handbuch richtet sich an Planer, Betreiber, Inbetriebsetzer, Service- und Wartungspersonal.

Erforderliche Grundkenntnisse Zum Verständnis des Handbuchs sind allgemeine Kenntnisse auf dem Gebiet der Elektrotechnik erforderlich.

Für Montage und Anschluss wird die Kenntnis der einschlägigen Sicherheitsbestimmungen und Normen vorausgesetzt.

1.2 Weitere Dokumentationen Weitere Informationen finden Sie in folgenden Dokumenten:

● Bedienungsanleitung Modbus RTU / ASCII Kommunikationsmodul

1.3 Download-Adresse für Software und Dokumentation Downloadadresse (www.siemens.de/lowvoltage/kommunikationsmodule)


http://www.siemens.de/lowvoltage/kommunikationsmodule

Einleitung 1.3 Download-Adresse für Software und Dokumentation


Modbus-Modul 22.1 Sicherheitshinweise

GEFAHR

Gefährliche Spannung

Nichtbeachtung wird Tod, Körperverletzung oder erheblichen Sachschaden zur Folge haben.

Beachten Sie die Sicherheitshinweise auf dem Gerät sowie die Hinweise in der Betriebsanleitung und im Handbuch.

Das Gerät darf nur von einer zugelassenen Elektrofachkraft installiert und in Betrieb genommen werden.

Die geltenden Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften sind zu beachten.

Das Gerät darf nicht geöffnet werden.

Bei der Planung und Errichtung von elektrischen Anlagen sind die einschlägigen Richtlinien, Vorschriften und Bestimmungen des jeweiligen Landes zu beachten.


Modbus-Modul 2.2 Geräteansicht


2.2 Geräteansicht

Bild 2-1 Modbus RTU Kommunikationsmodul

2.3 Beschreibung

2.3.1 Funktion Mit dem Modbus RTU Kommunikationsmodul können Energieregister und Parameter eines Messgerätes ausgelesen werden.

Modbus-Modul 2.3 Beschreibung


2.3.2 Vernetzung des Modbus RTU Kommunikationsmoduls Die nachstehende Skizze zeigt ein Beispiel für die Verwendung des Modbus RTU Kommunikationsmoduls.

Die Mindestkonfiguration besteht aus einem Zähler, einem Kommunikationsmodul und einem Master (ggf. mit einem Konverter RS-232/RS-485).

Bild 2-2 Modbus Vernetzung

2.3.3 Kommunikationsstatus Eine grüne LED zeigt den Status der Kommunikation an:

LED-Signal Status LED blinkt keine Kommunikation LED leuchtet permanent Kommunikation aktiv

2.3.4 Übertragbare Größen Die übertragbaren Messgrößen finden Sie in der Beschreibung des Modbus-Protokolls, Kapitel Messwertregister (Seite 28).

Modbus-Modul 2.4 Montage


2.3.5 Werkseinstellungen Auf der Oberseite des Geräts befindet sich eine Reset-Taste zum Rücksetzen des Moduls auf Werkseinstellungen.

Baudrate: 19.200 baud Protokoll: Modbus RTU Adresse: 001 Parität: keine Stop-Bits: 1 Datenformat: float (binary32 nach IEEE 754:2008)

2.4 Montage Das Modul wird neben dem E-Zähler in der Aufbaurichtung so platziert, dass deren IrDA-Schnittstellen genau gegenüber liegen.

Modbus-Modul 2.5 Anschließen


2.5 Anschließen Das Gerät wird verdrahtet über

● 2 Versorgungsklemmen

● 5 Klemmen für die Datenübertragung

Klemme Funktion L,N Phase und Neutralleiter D+/D- Datenübertragung über RS-485 RT+/RT- Abschlusswiderstand RS-485

Wird nur mit den Klemmen D+/D- verbunden, wenn das Modul der erste oder letzte Knoten der Busleitung ist.

Shield Klemme für die Kabelabschirmung

Modbus-Modul 2.5 Anschließen


Bild 2-3 Verdrahtung

Modbus-Modul 2.6 Maßbilder


2.6 Maßbilder Alle Angaben in mm.

Modbus-Modul 2.6 Maßbilder


Modbus Master 33.1 Übersicht

3.1.1 Funktion Die Modbus Master-Anwendung ermöglicht die schnelle Konfiguration des Modbus RTU Kommunikationsmoduls.

3.1.2 Hardware-Voraussetzungen ● Modbus RTU Kommunikationsmodul

● Zähler

● Konverter RS-232/RS-485 oder USB/RS-485

● Windows PC mit Modbus Master-Anwendung

3.1.3 Software-Voraussetzungen Mindestvoraussetzungen:

● Windows XP/2000

● Framework Microsoft .NET 1.1


Modbus Master 3.2 Inbetriebnahme


3.2 Inbetriebnahme

Modbus Master-Anwendung Der Modbus Master ist in drei Registerkarten gegliedert:

Registerkarte Beschreibung Zähler Verwaltung der Module Datenübertragung Verwaltung des COM-Ports

Konfiguration des angeschlossenen Modbus RTU Kommunikationsmoduls

Einstellungen

Rücksetzen der Energieregister

Vorbereitung

Bild 3-1 Registerkarte "Datenübertragung"

Zur Konfiguration darf nur ein Modbus RTU Kommunikationsmodul angeschlossen sein.

Zunächst muss im Register "Datenübertragung" der entsprechende COM-Port ausgewählt werden.

Die Werte müssen bei erstmaliger Konfiguration oder nach einem Reset auf die Werkseinstellungen gesetzt werden:

19.200 Baud, 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stopp-Bit, Modbus RTU



Hinzufügen einer Schnittstelle

Bild 3-2 Registerkarte "Zähler"

Ein neues Modul wird folgendermaßen in das Modbus-Netzwerk eingebunden:

● Registerkarte "Zähler" öffnen

● Auf die Schaltfläche "Neu" klicken

● Einen Namen im Feld "Alias" für das Modul eingeben

● Die Modbus-Adresse eingeben

Die Default-Adresse für eine noch nicht konfigurierte Schnittstelle ist "001"

● Auf die Schaltfläche "Hinzfügen" klicken

Alle hinzugefügten Module werden in einer .xml-Datei im Anwendungsverzeichnis gespeichert.

Über die Schaltfläche "Exportieren" kann die .xml-Datei in ein frei wählbares Verzeichnis exportiert werden.

Mit der Funktion "Importieren" kann eine exportierte .xml-Datei wieder eingebunden werden.

ACHTUNG Die Änderung der Modbus-Adresse auf der Registerkarte "Zähler" ändert nur den Eintrag in der .xml-Datei. Sie wird NICHT an das Modbus RTU Kommunikationsmodul übertragen.



Einstellungen

Bild 3-3 Registerkarte "Einstellungen"

Auf der Registerkarte "Einstellungen" können die Parameter des Modbus RTU Kommunikationsmoduls konfiguriert werden.

Zur Auswahl stehen:

● Übertragungsart: Modbus RTU / ASCII

● Baudrate: 1.200 … 38.400 Baud

● Modbus-Adresse des Kommunikationsmoduls: 001 … 247

● Parität: keine, gerade, ungerade

● Stopp-Bits: 1, 2

● Ausleseformat: float (binary32 nach IEEE 754:2008) oder Integer (64 bit)

Zurücksetzen der Zähler Auf der Registerkarte "Einstellungen" können die Energieregister (Wirk- und/oder Blindenergie) des angeschlossenen Zählers zurückgesetzt werden (nur bei nicht geeichten Zählern).

4Modbus-Protokoll 4.1 Allgemeines

4.1.1 Systemarchitektur Im Folgenden wird der Einsatz des Modbus-Protokolls für die Modbus-Kommunikationsschnittstelle 7KT1 907 beschrieben.

Die Kommunikationsmodule unterstützen die Datenübertragung für Modbus RTU und Modbus ASCII.

4.1.2 Defaulteinstellungen Die Default-Einstellungen sind:

Protokoll Modbus RTU Modbus-Adresse 001 Baud-Rate 19.200 bit/s Parität keine Stop-Bits 1 Datenübertragung float (binary32 nach IEE 754:2008)

4.2 Funktionscodes

Funktionscodes Die Schnittstelle unterstützt die Modbus-Funktionscodes 03 (Read holding registers/Register auslesen) und 06 (Write single register/in ein Register schreiben).


Modbus-Protokoll 4.2 Funktionscodes


Auslesen von Registern (Funktionscode 03) Dieser Funktionscode wird zum Auslesen eines Registerblocks verwendet. Im Telegramm werden das Startregister und die Anzahl der auszulesenden Register angegeben.

Hinweis Aufgrund der endlichen Länge des Modbus-Telegramms sind zur Auslesung aller Register mehrere Anfragen notwendig.

Die Startadresse und die Anzahl der auszulesenden Register sind entsprechend anzupassen:

Beispiel: Poll-Nr. 1 Startadresse 4099 Anzahl auszulesender Register 100 Poll-Nr. 2 Startadresse 4197 Anzahl auszulesender Register 100 Poll-Nr. 3 Startadresse 4297 Anzahl auszulesender Register 10

Anfragetelegramm

ADR 0x03 STh STl NRh NRl CRCh CRCl

ADR Modbus-Adresse 1 … 247 (0x01 … 0xF7) 0x03 Funktionscode für das Auslesen STh Startadresse (High Byte) STl Startadresse (Low Byte) NRh Anzahl auszulesender Register (High Byte) NRl Anzahl auszulesender Register (Low Byte) CRCh Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (High Byte) CRCl Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (Low Byte)

Beispiel (hex): 02 03 10 17 00 64 F0 D6

Adresse: 0x02 = Geräteadresse 2

Funktionscode: 0x03 = Lesen

Startadresse: 0x1017 = Register 4119dec

Anzahl auszulesender Register: 0x0064 = 100dec

CRC-16: 0xF0D6 = Prüfsumme für das Telegramm



Antworttelegramm

ADR 0x03 BC RegCont CRCh CRCl

ADR Modbus-Adresse 1 … 247 (0x01 … 0xF7) 0x03 Funktionscode für das Auslesen BC Byte Count (Anzahl der Nutzdaten-Bytes) RegCont Registerinhalte (Daten) CRCh Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (High Byte) CRCl Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (Low Byte)

Schreiben in ein Register (Funktionscode 06) Dieser Funktionscode wird zum Schreiben in einzelne Register verwendet. Im Telegramm werden die Adresse des zu beschreibenden Registers und der zu schreibende Wert angegeben.

Bei korrekter Übertragung liefert der Slave das Anfragetelegramm als Antwort (Echo).

Anfragetelegramm

ADR 0x06 RAh RAl RVh RVl CRCh CRCl

ADR Modbus-Adresse 1 … 247 (0x01 … 0xF7) 0x06 Funktionscode "Schreiben in ein Register" RAh Registeradresse (High Byte) RAl Registeradresse (Low Byte) RVh zu schreibender Wert (High Byte) RVl zu schreibender Wert (Low Byte) CRCh Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (High Byte) CRCl Checksumme Modbus CRC-16 Modbus (Low Byte)



Beispiel: Ändern des Datenformates von float (binary32 – default) auf Integer im Slave mit der Modbus-Adresse 1

Telegramm Master: 01 06 10 15 00 01 5D 0E

Modbus-Gerät Adresse: 0x01 = Geräteadresse 1

Funktionscode: 0x06 = Schreiben

zu beschreibendes Register: 0x1015 = Register 4117dec

zu schreibender Wert: 0x0001 = 1dec (Auslesung auf "Int" – siehe Tabelle in Kap. Konfigurationsregister (Seite 27))

CRC-16: 0x5D0E = Prüfsumme für das Telegramm

Antworttelegramm Slave (bei korrekter Übertragung): 01 06 10 15 00 01 5D 0E

Hinweis Bevor die Änderung der Konfiguration(en) wirksam wird, muss ein "Verify"-Telegramm gesendet werden.

Dazu ist das Register 4116dec auf "1" zu setzen. Das entsprechende Telegramm in diesem Beispiel lautet:

01 06 10 14 00 01 0C CE

Auch hier liefert der Slave das Echo des Anfragetelegramms zurück, wenn die Übertragung erfolgreich war:

01 06 10 14 00 01 0C CE

Modbus-Protokoll 4.3 Register


4.3 Register

4.3.1 Aufbau der Register Die Konfigurationsparameter und Messwerte werden in den Modulen in Registern (1 Register = 2 Bytes) gespeichert. Übertragen werden die Werte im "big-Endian"-Format, d. h. zuerst wird das High-Byte und dann das Low-Byte gesendet. Da die Messwerte der Zähler entweder in 2 oder 4 Registern abgelegt sind, muss die Datenrekonstruktion registerübergreifend erfolgen:

Beispiel 1: Integer-Format der Wirkenergie L1, T1, _Bezug | 8 Bytes | Register 4119 … 4122

Beispiel 2: Integer-Format der Wirkleistung L1 | 4 Bytes | Register 4151 … 4152

Ob ein Messwert in 2 oder 4 Registern abgespeichert wird, ist zum Einen vom Messwert selbst und zum Anderen vom Datentyp abhängig. Es besteht die Möglichkeit, die Werte im float- (default) oder im Integer-Format zu speichern und zu übertragen.

Im float-Format sind die Daten immer in 2 Registern (binary32 nach IEEE 754:2008) abgelegt, im Integer-Format ist es abhängig vom Messwert (siehe Tabelle in Kap. Messwertregister (Seite 28)).



4.3.2 Registerübersicht Register Zählertyp

Dec Hex

Beschreibung

3-phasig 1-phasig

Anmerkungen

4099 0x1003 Gerätetyp x x 4100 0x1004 Firmware-Version x x 4101 0x1005 Überlauf-Alarm x x 4102 0x1006 Stromtarif x x 4104 0x1008 PID (Produktidentifikation) Bytes 1 und 2 x x 4105 0x1009 PID – Bytes 3 und 4 x x 4106 0x100A PID – Bytes 5 und 6 x x 4107 0x100B PID – Bytes 7 und 8 x x 4108 0x100C PID – Bytes 9 und 10 x x 4109 0x100D PID – Bytes 11 und 12 x x 4110 0x100E PID – Bytes 13 und 14 x x

Allgemeine Register (Funktionscode 03) Kap. Allgemeine Register (Seite 26)

4111 0x100F Protokolltyp x x 4112 0x1010 Übertragungsgeschwindigkeit x x 4113 0x1011 Parität x x 4114 0x1012 Stop-Bits x x 4115 0x1013 Modbus-Adresse x x 4116 0x1014 Steuerbefehl Schnittstellenrücksetzung x x 4117 0x1015 Datenformat x x 4118 0x1016 Steuerbefehl Rücksetzung Energiezähler x x

Konfigurationsregister (Funktionscode 06) Kap. Konfigurationsregister (Seite 27)

4119 0x1017 Wirkenergie L1, T1, _Bezug (kWh) x x 4123 0x101B Wirkenergie L2, T1, _Bezug (kWh) x 4127 0x101F Wirkenergie L3, T1, _Bezug (kWh) x 4131 0x1023 Wirkenergie Σ T1, _Bezug (kWh) x 4135 0x1027 Wirkenergie L1, T2, _Bezug (kWh) x x 4139 0x102B Wirkenergie L2, T2, _Bezug (kWh) x 4143 0x102F Wirkenergie L3, T2, _Bezug (kWh) x 4147 0x1033 Wirkenergie Σ T2, _Bezug (kWh) x 4151 0x1037 Wirkleistung L1 (kW) x x 4153 0x1039 Wirkleistung L2 (kW) x 4155 0x103B Wirkleistung L3 (kW) x 4157 0x103D Wirkleistung Σ (kW) x 4161 0x1041 Wirkenergie L1, T1, _Lieferung (kWh) x x 4165 0x1045 Wirkenergie L2, T1, _Lieferung (kWh) x 4169 0x1049 Wirkenergie L3, T1, _Lieferung (kWh) x 4173 0x104D Wirkenergie Σ T1, _Lieferung (kWh) x 4177 0x1051 Wirkenergie L1, T2, _Lieferung (kWh) x x 4181 0x1055 Wirkenergie L2, T2, _Lieferung (kWh) x 4185 0x1059 Wirkenergie L3, T2, _Lieferung (kWh) x 4189 0x105D Wirkenergie Σ T2, _Lieferung (kWh) x

Messwertregister (Funktionscode 03) Kap. Messwertregister (Seite 28)



Register Zählertyp

Dec Hex 1-phasig

Beschreibung

3-phasig

Anmerkungen

4193 0x1061 Blindenergie L1, T1, _Bezug (kvarh) x x 4197 0x1065 Blindenergie L2, T1, _Bezug (kvarh) x 4201 0x1069 Blindenergie L3, T1, _Bezug (kvarh) x 4205 0x106D Blindenergie Σ T1, _Bezug (kvarh) x 4209 0x1071 Blindenergie L1, T2, _Bezug (kvarh) x x 4213 0x1075 Blindenergie L2, T2, _Bezug (kvarh) x 4217 0x1079 Blindenergie L3, T2, _Bezug (kvarh) x 4221 0x107D Blindenergie Σ T2, _Bezug (kvarh) x 4225 0x1081 Blindenergie L1, T1, _Lieferung (kvarh) x x 4229 0x1085 Blindenergie L2, T1, _Lieferung (kvarh) x 4233 0x1089 Blindenergie L3, T1, _Lieferung (kvarh) x 4237 0x108D Blindenergie Σ T1, _Lieferung (kvarh) x 4241 0x1091 Blindenergie L1, T2, _Lieferung (kvarh) x x 4245 0x1095 Blindenergie L2, T2, _Lieferung (kvarh) x 4249 0x1099 Blindenergie L3, T2, _Lieferung (kvarh) x 4253 0x109D Blindenergie Σ T2, _Lieferung (kvarh) x 4257 0x10A1 Blindleistung L1 (kvar) x x 4259 0x10A3 Blindleistung L2 (kvar) x 4261 0x10A5 Blindleistung L3 (kvar) x 4263 0x10A7 Blindleistung Σ (kvar) x 4267 0x10AB Spannung L1-N (V) x x 4269 0x10AD Spannung L2-N (V) x 4271 0x10AF Spannung L3-N (V) x 4273 0x10B1 Spannung L1-L2 (V) x 4275 0x10B3 Spannung L2-L3 (V) x 4277 0x10B5 Spannung L3-L1 (V) x 4279 0x10B7 Strom L1 (A) x x 4281 0x10B9 Strom L2 (A) x 4283 0x10BA Strom L3 (A) x 4285 0x10BD Scheinleistung L1 (kVA) x x 4287 0x10BF Scheinleistung L2 (kVA) x 4289 0x10C1 Scheinleistung L3 (kVA) x 4291 0x10C3 Scheinleistung Σ (kVA) x 4295 0x10C7 Leistungsfaktor cos φ L1 x x 4297 0x10C9 Leistungsfaktor cos φ L2 x 4299 0x10CB Leistungsfaktor cos φ L3 x 4301 0x10CD Leistungsfaktor cos φ Σ x 4303 0x10CF Frequenz (Hz) x x



4.3.3 Allgemeine Register Register (dec) Bezeichnung Beschreibung

Code zur Kommunikationsüberwachung 4099 Gerätetyp 0dec 1dec 3dec

keine IR-Kommunikation mit dem Zähler Zähler 3-phasig Zähler 1-phasig

4100 Firmware-Version Firmware-Version Version der Schnittstelle Dieses Register nimmt einen anderen Wert als Null an, wenn der Zähler Spannungs- oder Stromwerte ermittelt, welche die nominalen Grenzwerte überschreiten. Das Low-Byte dieses Registers ist wie folgt codiert (siehe nachfolgend)*) Dabei gilt:

4101 Alarm-Überlauf

OFV xOFI x n.u.

Spannung überschritten (auf Phase x mit x є [1, 2, 3]) Strom überschritten (auf Phase x mit x є [1, 2, 3]) nicht benutzt

4102-03 Stromtarif 0 1

Tarif 1 im Einsatz Tarif 2 im Einsatz

4104-10 PID Zeichenfolge zur Produktidentifikation (max. 14 Bytes)

*) 4101 Alarm-Überlauf. Das Low-Byte dieses Registers ist wie folgt codiert:

n.u. n.u. OFV 3 OFI 3 OFV 2 OFI 2 OFV 1 OFI 1



4.3.4 Konfigurationsregister Diese Register dienen der Konfiguration der Schnittstelle und zur Rücksetzung der Energiewerte des Zählers (nur bei nicht-MID-Zählern möglich).

Hinweis Damit die Konfigurationsänderungen wirksam werden, muss zum Schluss das Register 4116 auf "1" gesetzt werden.

Dies gilt nicht für Register 4118. Hier werden die Modifikationen unmittelbar umgesetzt.

Register (dec) Bezeichnung Beschreibung

0dec Modbus-Protokoll RTU 4111 Protokolltyp 1dec Modbus-Protokoll ASCII Es stehen folgende Übertragungsgeschwindigkeiten zur Verfügung: 1.200 0x04B0 2.400 0x0960 4.800 0x12C0 9.600 0x2580 19.200 0x4B00

4112 Baudrate

38.400 0x9600 0dec Keine 1dec gerade

4113 Parität

2dec ungerade 4114 Stopp-Bits 1 oder 2 4115 Modbus-Adresse 1 – 247dec (0x0001 … 0x00F7)

0dec Alle Modifikationen unwirksam 4116 Schnittstellen- rücksetzung 1dec Alle Modifikationen wirksam

0dec Messgrößen kodiert als 32 bit float-Werte (siehe Kap. Dekodierung von float-Messwerten (nach IEEE 754:2008) (Seite 30))

4117 Datenformat

1dec Messgrößen kodiert als ganze Zahlen (siehe Kap. Dekodierung von Integer-Messwerten (Seite 31))

1dec Rücksetzung der auf die Wirkenergie bezogenen Zähler-Register

2dec Rücksetzung der auf die Blindenergie bezogenen Zähler-Register

4118 Rücksetzung Energiezähler

3dec Rücksetzung aller Register



4.3.5 Messwertregister

4.3.5.1 Messwertregister Diese Register enthalten alle Messgrößen, die der Zähler über die IR-Schnittstelle an das Kommunikations-Modul sendet.

Standardmäßig sind alle Messgrößen im 32 Bit Fließkommaformat (IEEE 754:2008) kodiert, d. h. jeder Messwert ist in 2 Registern abgelegt:

Beispiel: "Wirkenergie L1, T1, _Bezug (kWh)" à Register 4119 und 4120; die Register 4121 und 4122 werden hier nicht verwendet, bleiben aber reserviert für die Integer-Auslesung.

Um die Integer-Darstellung zu erhalten, muss das Register 4117 gesetzt werden (siehe Kap. Konfigurationsregister (Seite 27)).

Im Integer-Mode gilt folgende Tabelle:

Verfügbarkeit in Abhängigkeit des angeschlossenen Zählertyps

Register dec

Definition

3-phasig 1-phasig

Länge in Bytes (Integer-Format)

4119 Wirkenergie L1, T1, _Bezug (kWh) x x 8 4123 Wirkenergie L2, T1, _Bezug (kWh) x 8 4127 Wirkenergie L3, T1, _Bezug (kWh) x 8 4131 Wirkenergie Σ T1, _Bezug (kWh) x 8 4135 Wirkenergie L1, T2, _Bezug (kWh) x x 8 4139 Wirkenergie L2, T2, _Bezug (kWh) x 8 4143 Wirkenergie L3, T2, _Bezug (kWh) x 8 4147 Wirkenergie Σ T2, _Bezug (kWh) x 8 4151 Wirkleistung L1 (kW) x x 4 4153 Wirkleistung L2 (kW) x 4 4155 Wirkleistung L3 (kW) x 4 4157 Wirkleistung Σ (kW) x 8 4161 Wirkenergie L1, T1, _Lieferung (kWh) x x 8 4165 Wirkenergie L2, T1, _Lieferung (kWh) x 8 4169 Wirkenergie L3, T1, _Lieferung (kWh) x 8 4173 Wirkenergie Σ T1, _Lieferung (kWh) x 8 4177 Wirkenergie L1, T2, _Lieferung (kWh) x x 8 4181 Wirkenergie L2, T2, _Lieferung (kWh) x 8 4185 Wirkenergie L3, T2, _Lieferung (kWh) x 8 4189 Wirkenergie Σ T2, _Lieferung (kWh) x 8 4193 Blindenergie L1, T1, _Bezug (kvarh) x x 8 4197 Blindenergie L2, T1, _Bezug (kvarh) x 8 4201 Blindenergie L3, T1, _Bezug (kvarh) x 8 4205 Blindenergie Σ T1, _Bezug (kvarh) x 8 4209 Blindenergie L1, T2, _Bezug (kvarh) x x 8 4213 Blindenergie L2, T2, _Bezug (kvarh) x 8



Verfügbarkeit in Abhängigkeit des angeschlossenen Zählertyps

Register dec

Definition

3-phasig (Integer-Format)

1-phasig

Länge in Bytes

4217 Blindenergie L3, T2, _Bezug (kvarh) x 8 4221 Blindenergie Σ T2, _Bezug (kvarh) x 8 4225 Blindenergie L1, T1, _Lieferung (kvarh) x x 8 4229 Blindenergie L2, T1, _Lieferung (kvarh) x 8 4233 Blindenergie L3, T1, _Lieferung (kvarh) x 8 4237 Blindenergie Σ T1, _Lieferung (kvarh) x 8 4241 Blindenergie L1, T2, _Lieferung (kvarh) x x 8 4245 Blindenergie L2, T2, _Lieferung (kvarh) x 8 4249 Blindenergie L3, T2, _Lieferung (kvarh) x 8 4253 Blindenergie Σ T2, _Lieferung (kvarh) x 8 4257 Blindleistung L1 (kvar) x x 4 4259 Blindleistung L2 (kvar) x 4 4261 Blindleistung L3 (kvar) x 4 4263 Blindleistung Σ (kvar) x 8 4267 Spannung L1-N (V) x x 4 4269 Spannung L2-N (V) x 4 4271 Spannung L3-N (V) x 4 4273 Spannung L1-L2 (V) x 4 4275 Spannung L2-L3 (V) x 4 4277 Spannung L3-L1 (V) x 4 4279 Strom L1 (A) x x 4 4281 Strom L2 (A) x 4 4283 Strom L3 (A) x 4 4285 Scheinleistung L1 (kVA) x x 4 4287 Scheinleistung L2 (kVA) x 4 4289 Scheinleistung L3 (kVA) x 4 4291 Scheinleistung Σ (kVA) x 8 4295 Leistungsfaktor cos φ L1 x x 4 4297 Leistungsfaktor cos φ L2 x 4 4299 Leistungsfaktor cos φ L3 x 4 4301 Leistungsfaktor cos φ Σ x 4 4303 Frequenz (Hz) x x 4

Abkürzungen: T1/T2 steht für Tarif 1 und Tarif 2. Das Symbol Σ steht für Summe (über alle drei Phasen) Lieferung / Bezug: Gibt an, ob die Energie erzeugt (abgegeben) oder verbraucht (bezogen) wird.



4.3.5.2 Dekodierung von float-Messwerten (nach IEEE 754:2008) Die Datenrekonstruktion ist in der IEEE 754:2008 geregelt. Hier soll nur ein kurzes Beispiel gegeben werden:

Beispiel: Wirkenergie L1, T1, _Bezug, 4 Byte (2 Register)

Die Wirkenergie L1, T1, _Bezug ist in den Registern 4119 und 4120 kodiert (4121 und 4122 werden im float-Mode nicht verwendet).

Messwert :

Vorzeichen:

Exponent:

Mantisse



4.3.5.3 Dekodierung von Integer-Messwerten Zur Rekonstruktion der Daten, die im Integer-Mode übertragen werden, ist nachstehende Regel definiert:

Messwerte kodiert in 4 Bytes (2 Register)

Die in diesen Registern gespeicherten Werte müssen zur Rekonstruktion des ursprünglichen Wertes durch 10.000dec dividiert werden.

Beispiel: Wirkleistung L1 (kW)

Die Wirkleistung für Phase L1 ist in den Registern 4151 und 4152 kodiert (vgl. Tabelle in Kap. Registerübersicht (Seite 24))

Byte A: 0x00 Byte B: 0x01 Byte C: 0xDE Byte D: 0x4F

Übertragener Wert: 0x001DE4F

Ganzzahlwert (vorzeichenlos): 122.447dec

Messwert:

Messwerte kodiert in 8 Bytes (4 Register)

In diesem Fall ist die Rekonstruktion des ursprünglichen Wertes etwas komplizierter:

Der in den oberen 4 Bytes kodierte Int-Wert muss mit 109 (1.000.000.000dec) multipliziert werden.

Zu diesem Ergebnis ist der Wert der unteren 4 Bytes hinzuaddieren.

Der sich ergebende Wert muss dann noch durch 10.000dec dividiert werden, um den Messwert zu erhalten.



Beispiel: Wirkenergie L1, T1, _Bezug

Die Wirkenergie L1, T1, _Bezug ist in den Registern 4119 … 4122 kodiert.

Übertragener Datenstrom (hex): 00 00 00 04 12 98 E9 C4

Byte A: 0x00 Byte E: 0x12 Byte B: 0x00 Byte F: 0x98 Byte C: 0x00 Byte G: 0xE9 Byte D: 0x04 Byte H: 0xC4

obere 4 Bytes (oberes Double-Word): 0x00000004 = 4dec , ×109 → 4.000.000.000dec

untere 4 Bytes (unteres Double-Word): 0x1298E9C4 = 312.011.204dec

Ganzzahlwert (vorzeichenlos): 4.000.000.000dec + 312.011.204dec = 4.312.011.204dec

Messwert:

Index

A Anschließen, 11

E Erforderliche Grundkenntnisse, 5

G Geräteansicht, 8 Größen, übertragbare, 28

K Kommunikationsstatus, 9

L LED, 9

M Maßbild, 13 Mindestkonfiguration, 9 Modbus Master-Anwendung

Datenübertragung, 16 Einstellungen, 18 Funktion, 15 Hardware-Voraussetzungen, 15 Schnittstelle hinzufügen, 17 Software-Voraussetzungen, 15 Zähler, 17 Zähler zurücksetzen, 18

Modbus-Protokoll Default-Einstellungen, 19 Dekodierung von float-Messwerten, 30 Dekodierung von Integer-Messwerten, 31 Funktionscodes, 19 Register, Aufbau, 23 Register, Konfiguration, 27 Register, Messgrößen, 28 Register, Übersicht, 24

Register, Zurücksetzen der Energiewerte, 27 Montage, 10

S Sicherheitshinweise, 7

U Übertragbare Größen, 28

V Verdrahten, 11 Vernetzung, 9

W Weitere Informationen, 5 Werkseinstellungen, 10


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1 Einleitung1.1 Bestimmung des vorliegenden Dokuments1.2 Weitere Dokumentationen1.3 Download-Adresse für Software und Dokumentation

2 Modbus-Modul2.1 Sicherheitshinweise2.2 Geräteansicht2.3 Beschreibung2.3.1 Funktion2.3.2 Vernetzung des Modbus RTU Kommunikationsmoduls2.3.3 Kommunikationsstatus2.3.4 Übertragbare Größen2.3.5 Werkseinstellungen

2.4 Montage2.5 Anschließen2.6 Maßbilder

3 Modbus Master3.1 Übersicht3.1.1 Funktion3.1.2 Hardware-Voraussetzungen3.1.3 Software-Voraussetzungen

3.2 Inbetriebnahme

4 Modbus-Protokoll4.1 Allgemeines4.1.1 Systemarchitektur4.1.2 Defaulteinstellungen

4.2 Funktionscodes4.3 Register4.3.1 Aufbau der Register4.3.2 Registerübersicht4.3.3 Allgemeine Register4.3.4 Konfigurationsregister4.3.5 Messwertregister4.3.5.1 Messwertregister4.3.5.2 Dekodierung von float-Messwerten (nach IEEE 754:2008)4.3.5.3 Dekodierung von Integer-Messwerten

Niederspannungs-Energieverteilung und ......Modbus RTU Kommunikationsmodul Gerätehandbuch, 02/2011,...

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